采用电流限制的电压源变换器制造技术

一种电压源变换器(30)，包括：在两个端子(32、34、42)之间延伸的变换器臂(38、40)，每个端子(32、34、42)可连接至一个或相应的电力网络(44、46)，所述变换器臂(52、54)包括阀(58)，所述阀包括至少一个模块，所述或每个模块可操作以选择性提供电压源；以及控制器(62)，所述控制器被编程以选择性操作所述阀(58)，以钳制在所述两个端子(32、34、42)的任一个或两个处的电压，从而将所述阀(58)作为电流限制器操作，以将在所述变换器臂(38、40)中流动的选择的电流限制在或低于固定或可变的电流阈值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用电流限制的电压源变换器
本专利技术涉及电压源变换器。
技术介绍
在电力传输网络中，交流(AC)电通常被变换成直流(DC)电以经由架空线和/或海底电缆传输。这种变换消除了补偿由传输线或电缆施加的AC电容负载效应的需要，从而降低每千米电线和/或电缆的成本。当电力需要在远距离传输时，从AC到DC的变换因此变成成本有效的。AC到DC电的变换还用在需要互连以不同频率操作的AC网络的电力传输网络中。在任何这种电力传输网络中，在AC和DC电的每个接口需要变换器以实现所需的变换。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供了一种电压源变换器，包括：在两个端子之间延伸的变换器臂，每个端子可连接至一个或相应的电力网络，所述变换器臂包括阀，所述阀包括至少一个模块，所述或每个模块可操作以选择性提供电压源；以及控制器，所述控制器被编程以选择性操作所述阀，以钳制在所述两个端子的任一个或两个处的电压，从而将所述阀作为电流限制器操作，以将在所述变换器臂中流动的选择的电流限制在或低于固定或可变的电流阈值。使用中，变换器臂中包括阀实现了电压源变换器的控制以执行电压源变换操作。在电压源变换操作期间，在变换器臂中流动的电流可能提高到超过其正常操作水平或范围，因此导致变换器臂中的过电流。在变换器臂中流动的电流的上升可能例如由关联的电力网络中的故障或干扰引起，或者由变换器臂中的部件故障或劣化引起。变换器臂中过电流的可能性降低了预期寿命，提高了不仅变换器臂部件(例如开关元件)还有连接至变换器臂的其它设备(例如电力传输电缆)的破坏风险。此外，变换器臂中过电流的存在可能提高变换器臂部件的温度，因此不利地影响其性能。根据本专利技术在电压源变换器中包括控制器实现了选择性限制在变换器臂中流动的电流，以确保在变换器臂中流动的电流被限制在或低于固定的或可变的电流阈值。这不仅提高了变换器臂部件和连接至变换器臂的其它设备的预期寿命和可靠性，还防止可能不利地影响其性能的变换器臂的温度的上升。此外，当阀形成变换器臂的一部分时，将阀用作电流限制器实现了对需求的快速响应以限制在变换器臂中流动的电流。而且，根据本专利技术在电压源变换器中包括控制器消除了安装单独的电流限制设备以实现选择性限制在变换器臂中流动的电流的需要，因此允许优化电压源变换器的成本、大小和重量。固定的或可变的电流阈值可以被定义、计算、仿真、估计，或者基于在电压源变换操作之前或期间的观察。在本专利技术的实施例中，所述控制器可以被编程以响应于所述选择的电流达到或超过所述电流阈值，将所述阀作为电流限制器操作。通过配置所述控制器以响应于所述选择的电流达到或超过电流阈值的事件，所述控制器能够在需要出现时自动地将所述阀作为电流限制器操作。为了确定选择的电流是否已经达到或超过电流阈值，可以通过阀、变换器臂、电压源变换器或连接至电压源变换器的其它设备(例如变压器)直接地或间接地测量、估计或观察选择的电流。如上文提到的，在变换器臂中流动的电流的增大例如可能由关联的电力网络中的故障或干扰引起。在本专利技术的实施例中，所述控制器可以被编程以在电力网络或者在任一个或两个电力网络中的故障或干扰出现期间将阀作为电流限制器操作。这防止由于故障或干扰的出现引起的高故障电流在变换器臂中流动。以此方式，根据本专利技术在电压源变换器中控制器的加入给电压源变换器提供了故障和干扰跨越能力。这允许电压源变换器在某些故障和干扰条件下在故障或干扰周期中执行电压源变换操作，并且能够在其它故障和干扰条件下，使电压源变换器快速恢复到正常操作状态。在故障或干扰出现期间将阀作为电流限制器操作的能力允许电压源变换器在故障或干扰期间继续执行电压源变换操作。例如，所述控制器可以被编程以在所述阀作为电流限制器操作时，选择性操作所述变换器臂，从而在所述两个端子之间传递功率。否则，需要在故障或干扰期间阻断变换器臂，以便限制在变换器臂中流动的电流，从而防止电压源变换器执行电压源变换操作，因此给依赖电压源变换器工作的终端用户带来不便。在故障或干扰出现期间将阀作为电流限制器操作的能力消除了在故障或干扰期间有源控制在变换器臂中流动的电流的必要。在变换器臂中流动的电流的此有源控制可能难以执行，要求使用复杂的控制算法。而且，在故障或干扰出现期间将阀作为电流限制器操作的能力消除了降低变换器臂部件的寿命预期以考虑在电压源变换操作期间故障或干扰出现的可能性的必要。要认识到，在除了在电力网络中或者在任一个或两个电力网络中故障中干扰的出现之外的其它事件期间，或者甚至在变换器臂中没有可能出现过电流时，阀可以作为电流限制器操作。所述或每个电力网络可以是AC或DC电力网络。相应地，根据本专利技术的电压源变换器可以是AC-DC、DC-AC、AC-AC或DC-DC电压源变换器。所述电压源变换器的拓扑可以根据关联的电力应用的需求变化。例如，在本专利技术的实施例中，所述电压源变换器可以包括：用于连接至第一电力网络的第一和第二端子；以及在所述第一和第二端子之间延伸的相分支，所述相分支包括由第三端子隔开的第一和第二相分支部分，每个相分支部分在所述第三端子和所述第一和第二端子中的相应一个之间延伸，所述第三端子可连接至第二电力网络，所述第一和第二相分支部分中任一或两个为变换器臂的形式，其中，所述控制器被编程以选择性操作所述或每个阀以钳制在所述第三端子和所述第一和第二端子的对应一个中的任一或两个处的电压，从而将所述或每个阀作为电流限制器操作，以将在所述或相应的变换器臂中流动的选择的电流限制在或低于固定或可变的电流阈值。每个相分支部分的配置可以根据电压源变换操作的需求变化。例如，每个相分支部分可以包括以下的任何一个：至少一个开关元件；至少一个电抗器；可操作以提供电压源的至少一个模块；或其组合。在本专利技术的实施例中，所述控制器可以被编程以选择性操作所述或每个阀，以钳制在所述第三端子和所述第一和第二端子的相应一个中的任一或两个处的电压，从而将所述或每个阀作为电流限制器操作，将在所述相分支中流动或流入相分支中的选择的电流限制在或低于固定或可变的电流阈值。这允许与只在变换器臂中流动的电流相对，选择性限制流入整个相分支中的电流。所述电压源变换器可以包括多个相分支。在所述电压源变换器包括多个相分支的实施例中，所述控制器可以被编程以选择性操作每个阀，从而钳制在所述第三端子和所述第一和第二端子的相应一个中的任一或两个处的电压，从而将每个阀作为电流限制器操作，将在所述多个相分支之间流动的选择的电流限制在或低于固定或可变的电流阈值。这允许与只在变换器臂或相分支中流动的电流相反，选择性限制在多个相分支之间流动的电流(例如通过多个相分支循环的电流)。在本专利技术的另外的实施例中，所述控制器可以被编程以选择性操作每个相分支部分，从而当所述或每个阀作为电流限制器操作时，在所述第三端子和所述第一和第二端子的对应一个之间传递功率。同样地，即便在所述或每个阀作为电流限制器操作期间，电压源变换器能够执行电压源变换操作。在电压源变换器包括多个相分支的实施例中，每个相分支的第三端子可以可连接至多相AC电力网络的相应相。在本专利技术的又一些另外的实施例中，所述控制器可以被编程以处理至少一个电压参数，从而生成用于将所述或每个阀作为电流限制器操作的钳制电压命令信号。在这些实施例中，所述或每个电压参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压源变换器，包括：在两个端子之间延伸的变换器臂，每个端子可连接至一个或相应的电力网络，所述变换器臂包括阀，所述阀包括至少一个模块，所述或每个模块可操作以选择性提供电压源；以及控制器，所述控制器被编程以选择性操作所述阀，以钳制在所述两个端子的任一个或两个处的电压，从而将所述阀作为电流限制器操作，以将在所述变换器臂中流动的选择的电流限制在或低于固定或可变的电流阈值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.27 EP 15275056.81.一种电压源变换器，包括：在两个端子之间延伸的变换器臂，每个端子可连接至一个或相应的电力网络，所述变换器臂包括阀，所述阀包括至少一个模块，所述或每个模块可操作以选择性提供电压源；以及控制器，所述控制器被编程以选择性操作所述阀，以钳制在所述两个端子的任一个或两个处的电压，从而将所述阀作为电流限制器操作，以将在所述变换器臂中流动的选择的电流限制在或低于固定或可变的电流阈值。2.根据任一前述权利要求所述的电压源变换器，其中，所述控制器被编程以响应于所述选择的电流达到或超过所述电流阈值，将所述阀作为电流限制器操作。3.根据任一前述权利要求所述的电压源变换器，其中，所述控制器被编程以在所述电力网络中或者在电力网络的任一个或两个中出现故障或干扰期间，将所述阀作为电流限制器操作。4.根据任一前述权利要求所述的电压源变换器，其中，所述控制器被编程以在所述阀作为电流限制器操作时，选择性操作所述变换器臂，从而在所述两个端子之间传输功率。5.根据任一前述权利要求所述的电压源变换器，其中，所述或每个电力网络是AC或DC电力网络。6.根据任一前述权利要求所述的电压源变换器，包括：用于连接至第一电力网络的第一和第二端子；以及在所述第一和第二端子之间延伸的相分支，所述相分支包括由第三端子隔开的第一和第二相分支部分，每个相分支部分在所述第三端子和所述第一和第二端子中的相应一个之间延伸，所述第三端子可连接至第二电力网络，所述第一和第二相分支部分中任一或两个为变换器臂的形式，其中，所述控制器被编程以选择性操作所述或每个阀以钳制在所述第三端子和所述第一和第二端子的对应一个中的任一或两个处的电压，从而将所述或每个阀作为电流限制器操作，以将在所述或相应...

【专利技术属性】
技术研发人员：G德普雷维勒，S布雷豪，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH